Олимпиады · ЕГЭ

ЕГЭ 2009, реальный вариант, вариант 107

36 задач

зад 1 График ускорения (A1)

Механика › КинематикаГрафики движения, путь как площадьРавноускоренное движениесложность 2/10

На рисунке приведен график зависимости проекции скорости тела от времени. График зависимости от времени проекции ускорения этого тела \(a_x\) в интервале времени от 2 до 6 с совпадает с графиком

Рисунок
Рисунок
  1. График 1

  2. График 2

  3. График 3

  4. График 4

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

На участке 2–6 с скорость меняется линейно с постоянным наклоном — ускорение постоянно; найдите его по наклону графика \(v_x(t)\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) график 3

зад 2 Сила на канат (A2)

Механика › ДинамикаСвязанные телаЗаконы Ньютона, силысложность 1/10

Подъемный кран поднимает груз с постоянным ускорением. На груз со стороны каната действует сила, равная \(8\cdot10^3\) Н. На канат со стороны груза действует сила

  1. равная \(8\cdot10^3\) Н и направленная вниз

  2. меньше \(8\cdot10^3\) Н и направленная вниз

  3. больше \(8\cdot10^3\) Н и направленная вверх

  4. равная \(8\cdot10^3\) Н и направленная вверх

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Силы взаимодействия тел по третьему закону равны по модулю и противоположны по направлению.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) равная \(8\cdot10^3\) Н и направленная вниз

зад 3 Коэффициент трения (A3)

Механика › ДинамикаСила трения: покой и проскальзываниеБрусок на доскесложность 1/10

Деревянный брусок массой \(m\), площади граней которого связаны отношением \(S_1 : S_2 : S_3 = 1 : 2 : 3\), скользит равномерно по горизонтальной шероховатой опоре, соприкасаясь с ней гранью площадью \(S_2\), под действием горизонтальной силы \(F\). Каков коэффициент трения бруска об опору?

  1. \(\dfrac{F}{mg}\)

  2. \(\dfrac{3F}{mg}\)

  3. \(\dfrac{2F}{mg}\)

  4. \(\dfrac{F}{2mg}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

При равномерном движении сила трения равна приложенной силе \(F\), а сила реакции опоры равна весу \(mg\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) \(\dfrac{F}{mg}\)

зад 4 Время действия силы (A4)

Механика › Законы сохраненияИмпульс, закон сохранения импульсаЗаконы Ньютона, силысложность 1/10

Тело движется по прямой. Под действием постоянной силы величиной 5 Н импульс тела увеличился с 20 кг\(\cdot\)м/с до 30 кг\(\cdot\)м/с. Для этого потребовалось время

  1. 1 с

  2. 2 с

  3. 5 с

  4. 10 с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Второй закон Ньютона в импульсной форме: \(F\,\Delta t = \Delta p\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) 2 с

зад 5 Скорость броска (A5)

Механика › Законы сохраненияМеханическая энергия, консервативные системыВертикальное движение, свободное падениесложность 1/10

Тело массой 1 кг, брошенное с уровня земли вертикально вверх, упало обратно. Перед ударом о землю оно имело кинетическую энергию 200 Дж. С какой начальной скоростью тело было брошено вверх? Сопротивлением воздуха пренебречь.

  1. 10 м/с

  2. 20 м/с

  3. 30 м/с

  4. 40 м/с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Механическая энергия сохраняется; у земли вся энергия кинетическая и равна начальной кинетической энергии.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) 20 м/с

зад 6 Циклическая частота (A6)

Колебания и волны › Механические колебанияГармонические колебанияПараметрические колебаниясложность 1/10

Колебательное движение тела задано уравнением: \(x = a\cos\left(bt + \dfrac{\pi}{2}\right)\), где \(a = 5\) см, \(b = 3\) с\(^{-1}\). Чему равна циклическая частота колебаний?

  1. 5 с\(^{-1}\)

  2. \(\dfrac{\pi}{2}\) с\(^{-1}\)

  3. 3 с\(^{-1}\)

  4. \(\dfrac{5}{3}\) с\(^{-1}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В уравнении гармонических колебаний \(x = a\cos(\omega t + \varphi_0)\) коэффициент при \(t\) и есть циклическая частота.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) 3 с\(^{-1}\)

зад 7 Жёсткость пружины (A7)

Механика › ДинамикаСила упругости, пружины и их соединенияРавновесие тел, моменты силсложность 2/10

К системе из кубика массой 1 кг и двух пружин приложена постоянная горизонтальная сила \(F\) величиной 12 Н (см. рисунок). Между кубиком и опорой трения нет. Система покоится. Удлинение первой пружины равно 2 см. Вторая пружина растянута на 3 см. Жесткость первой пружины равна

Рисунок
  1. 240 Н/м

  2. 400 Н/м

  3. 600 Н/м

  4. 1200 Н/м

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Первая пружина уравновешивает всю внешнюю силу \(F\): \(F = k_1 \Delta x_1\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) 600 Н/м

зад 8 Свойства газов (A8)

Термодинамика и молекулярная физика › Молекулярно-кинетическая теорияАтомы и молекулы, оценкиУравнение состояниясложность 1/10

Молекулы газов находятся в среднем на больших расстояниях друг от друга по сравнению с их размерами, силы притяжения между ними незначительны. Этим можно объяснить следующие свойства газов:

А. они не имеют своей собственной формы,

Б. не сохраняют своего объема,

В. легко сжимаются.

Какие из утверждений правильны?

  1. только А и Б

  2. только А и В

  3. только Б и В

  4. А, Б, В

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Вспомните, какие свойства определяются взаимодействием молекул, а какие — расстоянием между ними.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) только Б и В

зад 9 Изотермический участок (A9)

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газИзопроцессыЦиклы, работа в циклесложность 2/10

На рисунке показан цикл, осуществляемый с идеальным газом. Изотермическому расширению соответствует участок

Рисунок
  1. AB

  2. DA

  3. CD

  4. BC

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Изотерма на графике \(V(T)\) — вертикальный отрезок (\(T\) постоянна), изобара — отрезок, выходящий из начала координат.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) DA

зад 10 Количество теплоты (A10)

Термодинамика и молекулярная физика › ТеплообменКоличество теплоты, уравнение теплового балансаТеплопроводность, закон охлаждения Ньютонасложность 1/10

Температура железной детали массой 200 г снизилась с 70°С до 50°С. Какое количество теплоты отдала деталь?

  1. 256 Дж

  2. 2,56 кДж

  3. 128 Дж

  4. 1,28 кДж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Количество теплоты при охлаждении: \(Q = cm\,\Delta T\), удельную теплоёмкость железа возьмите из таблицы.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) 2,56 кДж

зад 11 Работа газа (A11)

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаВнутренняя энергиясложность 1/10

В процессе эксперимента газ получил от нагревателя количество теплоты, равное 3 кДж. При этом внутренняя энергия газа уменьшилась на 13 кДж. Следовательно, газ расширился, совершив работу

  1. 3 кДж

  2. 10 кДж

  3. 13 кДж

  4. 16 кДж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Первый закон термодинамики: \(Q = \Delta U + A\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4) 16 кДж

зад 12 Масса воздуха (A12)

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газУравнение состоянияИзопроцессысложность 2/10

Из стеклянного сосуда выпускают сжатый воздух, одновременно нагревая сосуд. При этом температура воздуха в сосуде повысилась в 2 раза, а его давление уменьшилось в 3 раза. Масса воздуха в сосуде уменьшилась в

  1. 2 раза

  2. 3 раза

  3. 6 раз

  4. 1,5 раза

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Используйте уравнение состояния \(pV = \dfrac{m}{M}RT\) при постоянном объёме сосуда.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) 6 раз

зад 13 Сила Кулона (A13)

Электростатика › Поле зарядовЗакон Кулонасложность 1/10

Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами уменьшили в 2 раза, а один из зарядов увеличили в 4 раза. Сила взаимодействия между ними

  1. не изменилась

  2. уменьшилась в 4 раза

  3. увеличилась в 4 раза

  4. увеличилась в 16 раз

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Закон Кулона: \(F = k\dfrac{|q_1||q_2|}{r^2}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4) увеличилась в 16 раз

зад 14 Напряжение по фото (A14)

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеАмперметры, вольтметры, мостысложность 2/10

На фотографии — электрическая цепь. Показания включенного в цепь амперметра даны в амперах. Какое напряжение покажет идеальный вольтметр, если его подключить параллельно резистору 3 Ом?

Рисунок
  1. 1,1 В

  2. 2,2 В

  3. 3,3 В

  4. 6,6 В

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Вольтметр, включённый параллельно резистору, показывает напряжение на нём: \(U = IR\) при показании амперметра \(I\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) 3,3 В

зад 15 Сила Ампера (A15)

Магнетизм и индукция › Силы в магнитном полеСила Амперасложность 1/10

Прямолинейный проводник длины \(L\) с током \(I\) помещен в однородное магнитное поле перпендикулярно линиям индукции \(B\). Как изменится сила Ампера, действующая на проводник, если его длину уменьшить в 2 раза, а индукцию магнитного поля увеличить в 4 раза?

  1. увеличится в 2 раза

  2. уменьшится в 2 раза

  3. не изменится

  4. уменьшится в 4 раза

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила Ампера для проводника, перпендикулярного полю: \(F = IBL\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) увеличится в 2 раза

зад 16 Электромагнитная волна (A16)

Волновая оптика и электромагнитные волны › Электромагнитные волныЭлектромагнитные волны, излучениесложность 1/10

В электромагнитных волнах в воздухе происходят колебания

  1. молекул воздуха

  2. напряженности электрического и индукции магнитного полей

  3. плотности воздуха

  4. температуры воздуха

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Электромагнитная волна — это колебания полей, а не вещества.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) напряжённости электрического и индукции магнитного полей

зад 17 Изображение в линзе (A17)

Геометрическая оптика › ЛинзыФормула линзы, увеличениеХод лучей в линзах, построениясложность 2/10

Какая из точек (1, 2, 3 или 4), показанных на рисунке, является изображением точки \(S\) в тонкой собирающей линзе?

Рисунок
  1. в точке 1

  2. в точке 2

  3. в точке 3

  4. в точке 4

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Луч, параллельный главной оптической оси, после линзы проходит через фокус; луч через оптический центр не преломляется.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) в точке 2

зад 18 Скорость света в зеркале (A18)

Теория относительности › Релятивистская кинематикаПреобразования Лоренца, сложение скоростейсложность 2/10

На неподвижное зеркало перпендикулярно поверхности падает свет от источника, который приближается к зеркалу со скоростью \(v\). Какова скорость отраженного света в инерциальной системе отсчета, связанной с зеркалом? (Свет от неподвижного источника в вакууме распространяется со скоростью \(c\).)

Рисунок
  1. \(c - v\)

  2. \(c + v\)

  3. \(c\)

  4. \(c\sqrt{1 - \dfrac{v^2}{c^2}}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Скорость света в вакууме не зависит от скорости источника и от выбора инерциальной системы отсчёта.

▶ОтветСкрыть
Ответ

3) \(c\)

зад 19 Колебательный контур (A19)

Электрические цепи › Колебательный контур и переменный токЭлектромагнитные колебания, колебательный контурсложность 2/10

На графике представлена зависимость силы тока от времени в колебательном контуре, состоящем из последовательно соединенных конденсатора и катушки. Какое утверждение о соотношении меняющихся в ходе колебаний величин верно для момента времени \(t = 1\) с?

Рисунок
  1. энергия катушки максимальна, энергия конденсатора минимальна

  2. энергия катушки минимальна, энергия конденсатора максимальна

  3. энергия катушки равна энергии конденсатора

  4. сумма энергий катушки и конденсатора минимальна

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В момент, когда сила тока максимальна, вся энергия контура сосредоточена в катушке.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) энергия катушки максимальна, энергия конденсатора минимальна

зад 20 Состав ядра меди (A20)

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроЯдерные реакции, дефект массРадиоактивный распадсложность 1/10

На рисунке представлен фрагмент периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Под названием элемента приведены массовые числа его основных стабильных изотопов, нижний индекс около которого указывает (в процентах) распространенность изотопа в природе. Число протонов и число нейтронов в ядре самого распространенного изотопа меди равно

Рисунок
  1. 36 протонов, 29 нейтронов

  2. 29 протонов, 34 нейтрона

  3. 31 протон, 33 нейтрона

  4. 29 протонов, 63 нейтрона

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Число протонов равно порядковому номеру элемента, число нейтронов — разности массового числа и числа протонов.

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) 29 протонов, 34 нейтрона

зад 21 Бета-излучение (A21)

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроРадиоактивный распадЯдерные реакции, дефект масссложность 1/10

\(\beta\)-излучение представляет собой поток

  1. электронов

  2. ядер бериллия

  3. фотонов

  4. нейтронов, образующихся в цепной реакции

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Вспомните, что испускается при \(\beta^-\)-распаде.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) электронов

зад 22 Распады таллия (A22)

Атомная, ядерная и квантовая физика › Атом и ядроРадиоактивный распадЯдерные реакции, дефект масссложность 2/10

Ядро таллия \(^{210}_{81}\text{Tl}\) после трех последовательных электронных \(\beta\)-распадов и одного \(\alpha\)-распада превращается в ядро

  1. свинца \(^{206}_{82}\text{Pb}\)

  2. висмута \(^{209}_{83}\text{Bi}\)

  3. таллия \(^{204}_{81}\text{Tl}\)

  4. полония \(^{209}_{84}\text{Po}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

\(\beta^-\)-распад увеличивает заряд ядра на единицу, \(\alpha\)-распад уменьшает массовое число на 4 и заряд на 2.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) свинца \(^{206}_{82}\text{Pb}\)

зад 23 Энергия фотона (A23)

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныЭнергия и импульс фотона, эффект Комптонасложность 1/10

Электромагнитное излучение, длина волны которого \(2\cdot10^{-7}\) м, состоит из фотонов с энергией, приблизительно равной

  1. \(3\cdot10^{-10}\) Дж

  2. \(1\cdot10^{-18}\) Дж

  3. \(1{,}3\cdot10^{-26}\) Дж

  4. \(3\cdot10^{-26}\) Дж

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Энергия фотона \(E = h\nu = \dfrac{hc}{\lambda}\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

2) \(1\cdot10^{-18}\) Дж

зад 24 Пружинные маятники (A24)

Колебания и волны › Механические колебанияПружинный маятник, массивная пружинаИсследование установки, «процессы и измерения»сложность 2/10

Необходимо экспериментально обнаружить зависимость периода колебаний пружинного маятника от массы груза. Какую пару маятников нужно использовать для этой цели, если длины недеформированных пружин одинаковы?

Рисунок
  1. А и Г

  2. только Б

  3. только В

  4. только Г

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для проверки зависимости от массы нужно менять только массу груза, оставляя жёсткость пружины прежней.

▶ОтветСкрыть
Ответ

1) А и Г

зад 25 Концентрация молекул (A25)

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газУравнение состоянияИзмерения и погрешностисложность 2/10

На рисунке показаны результаты измерения давления постоянной массы разреженного газа при повышении его температуры. Погрешность измерения температуры \(\Delta T = \pm 10\) К, давления \(\Delta p = \pm 2\cdot10^4\) Па. Чему примерно равна концентрация молекул газа в сосуде?

Рисунок
  1. \(1\cdot10^{22}\ \text{1/м}^3\)

  2. \(5\cdot10^{22}\ \text{1/м}^3\)

  3. \(1\cdot10^{25}\ \text{1/м}^3\)

  4. \(5\cdot10^{25}\ \text{1/м}^3\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Для идеального газа \(p = nkT\); отношение \(p/T\) по графику даёт \(nk\).

▶ОтветСкрыть
Ответ

4) \(5\cdot10^{25}\ \text{1/м}^3\)

зад 26 Изобарный процесс (B1)

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газИзопроцессыПервый закон, работа газасложность 3/10

Одноатомный идеальный газ неизменной массы в изобарном процессе совершает работу \(A > 0\). Как меняются в этом процессе объем, температура и внутренняя энергия газа?

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите выбранные цифры под соответствующими буквами.

Физические величиныИх изменения
А) объем газа1) увеличивается
Б) температура газа2) уменьшается
В) внутренняя энергия газа3) не изменяется
АБВ

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В изобарном процессе \(V/T = \text{const}\); внутренняя энергия одноатомного газа равна \(\dfrac{3}{2}\nu RT\).

зад 27 Колебания шарика (B2)

Колебания и волны › Механические колебанияПружинный маятник, массивная пружинаГармонические колебаниясложность 3/10

Массивный шарик, подвешенный к потолку на упругой пружине, совершает вертикальные гармонические колебания. Укажите модуль и направление векторов скорости и ускорения шарика в момент, когда шарик проходит положение равновесия, двигаясь вверх.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ВекторМодуль и направление вектора
А) скорость шарика1) достигает максимума; вверх
Б) ускорение шарика2) достигает максимума; вниз
3) равняется нулю
АБ

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

В положении равновесия скорость максимальна, а ускорение равно нулю.

зад 28 Конечная скорость (B3)

Механика › КинематикаРавноускоренное движениеГрафики движения, путь как площадьсложность 3/10

За 2 с прямолинейного равноускоренного движения тело прошло 20 м, увеличив свою скорость в 3 раза. Определите конечную скорость тела.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) м/с

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Средняя скорость при равноускоренном движении равна полусумме начальной и конечной скоростей.

зад 29 Число молей под поршнем (B4)

Термодинамика и молекулярная физика › Идеальный газСосуды с поршнями, газ и пружинаУравнение состояниясложность 3/10

Идеальный одноатомный газ находится в равновесии в вертикальном цилиндре под поршнем массой \(m = 5\) кг и площадью \(S = 25\) см\(^2\). Трение между поршнем и стенками цилиндра отсутствует. Внешнее атмосферное давление равно \(p_0 = 10^5\) Па. В результате нагревания газа поршень поднялся на высоту \(\Delta h = 4\) см, а температура газа поднялась на \(\Delta T = 16\) К. Найдите число молей газа под поршнем. Ответ округлите до сотых долей.

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\) моль

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Давление под поршнем постоянно: \(p = p_0 + mg/S\); примените уравнение Клапейрона–Менделеева и первый закон термодинамики при изобарном процессе.

зад 30 Отношение периодов (B5)

Магнетизм и индукция › Силы в магнитном полеСила Лоренца, движение частиц в магнитном полесложность 3/10

Две частицы, имеющие отношение зарядов \(q_1/q_2 = 2\) и отношение масс \(m_1/m_2 = 1\), влетели в однородное магнитное поле перпендикулярно его линиям индукции и движутся по окружностям. Определите отношение периодов обращения этих частиц \(T_1/T_2\).

Ответ: \(\underline{\qquad\qquad}\)

▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сила Лоренца сообщает частице центростремительное ускорение: период обращения не зависит от скорости и равен \(T = 2\pi m/(qB)\).

зад 31 Гильза у пластины (C1)

Электростатика › ПроводникиТеорема единственности, экранированиеЗакон Кулонасложность 4/10

Около небольшой металлической пластины, укрепленной на изолирующей подставке, подвесили на длинной шелковой нити легкую металлическую незаряженную гильзу. Когда пластину подсоединили к клемме высоковольтного выпрямителя, подав на нее положительный заряд, гильза пришла в движение. Опишите движение гильзы и объясните его, указав, какими физическими явлениями и закономерностями оно вызвано.

Рисунок
▶ПодсказкаСкрыть
Подсказка

Сначала работает электростатическая индукция, затем — перенос заряда при касании.

▶РешениеСкрыть
Решение

1) Гильза притянется к пластине, коснётся её, а потом отскочит и зависнет в отклонённом состоянии.

2) Под действием электрического поля пластины изменится распределение электронов в гильзе и произойдёт её электризация: та её сторона, которая ближе к пластине (левая), будет иметь отрицательный заряд, а противоположная сторона (правая) — положительный. Поскольку сила взаимодействия заряженных тел уменьшается с ростом расстояния между ними, притяжение к пластине левой стороны гильзы будет больше отталкивания правой стороны гильзы. Гильза будет притягиваться к пластине и двигаться, пока не коснётся её.

3) В момент касания часть электронов перейдёт с гильзы на положительно заряженную пластину, гильза приобретёт положительный заряд и оттолкнётся от теперь уже одноимённо заряженной пластины.

4) Под действием силы отталкивания гильза отклонится вправо и зависнет в положении, когда равнодействующая силы электростатического отталкивания, силы тяжести и силы натяжения нити станет равна нулю.

зад 32 Импульсы шариков (C2)

Механика › Законы сохраненияУпругие столкновенияМеханическая энергия, консервативные системыИмпульс, закон сохранения импульсасложность 5/10

Два шарика, массы которых отличаются в 3 раза, висят соприкасаясь, на вертикальных нитях (см. рисунок). Легкий шарик отклоняют на угол \(90^\circ\) и отпускают без начальной скорости. Найти отношение импульса легкого шарика к импульсу тяжелого шарика сразу после абсолютно упругого центрального соударения.

Рисунок
▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\dfrac{p_{\text{л}}}{p_{\text{т}}} = \dfrac{1}{3}\)

▶РешениеСкрыть
Решение

Выделим два события: 1) падение легкого шарика массой \(m\) с высоты \(h\), в результате чего он получает скорость \(v\); 2) абсолютно упругий удар легкого шарика по тяжелому массой \(M = 3m\), в результате чего они получают скорости \(-v_1\) и \(v_2\).

1. По закону сохранения энергии \(mgh = mv^2/2\). Этим уравнением в задаче пользы нет; отметим только, что шарик \(m\) получил скорость \(v\).

2. Абсолютно упругий удар рассчитываем по двум законам сохранения — импульса и энергии. В проекции на горизонтальную ось (направленную слева направо) закон сохранения импульса даёт: \(mv = -mv_1 + 3mv_2\) (1). Закон сохранения энергии: \(mv^2/2 = mv_1^2/2 + 3mv_2^2/2\) (2). Решая совместно (1) и (2), получаем \(v_1 = v_2\) ... а отношение импульсов \(p_1/p_2 = 1/3\).

зад 33 Теплота на участке 2–3 (C3)

Термодинамика и молекулярная физика › Начала термодинамикиПервый закон, работа газаИзопроцессысложность 5/10

Один моль идеального одноатомного газа сначала изотермически расширился (\(T_1 = 300\) К). Затем газ охладили, понизив давление в 3 раза (см. рисунок). Какое количество теплоты отдал газ на участке 2–3?

Рисунок
▶ОтветСкрыть
Ответ

\(Q = 2493\) Дж

▶РешениеСкрыть
Решение

Выделим два события: 1) изотермическое расширение (участок 1–2) при температуре \(T_1 = 300\) К и 2) изохорное (в соответствии с участком графика 2–3) охлаждение газа.

1. Изотермический процесс (1–2) даёт знание температуры \(T_2 = 300\) К.

2. Опишем уравнениями изохорное охлаждение (2–3). С одной стороны, для одноатомного идеального газа \(\Delta U = \dfrac{3}{2}\nu R\Delta T\). С другой — по первому закону термодинамики \(\Delta U = Q + A\), где \(A = 0\) при изохорном процессе. Иначе \(\Delta U = Q\), то есть \(Q = \Delta U = \dfrac{3}{2}\nu R\Delta T\) (1).

При изохорном процессе \(p_2/p_3 = T_2/T_3\). Так как давление уменьшилось в 3 раза, то и температура уменьшилась в 3 раза, т.е. \(T_3 = 100\) К, а \(\Delta T = 200\) К. Подставив это значение в (1), получим \(Q = 2493\) Дж.

зад 34 Внутреннее сопротивление (C4)

Электрические цепи › Постоянный токЗакон Ома, сопротивлениеРабота и мощность тока, нагревателисложность 4/10

Резисторы поочерёдно подключают к источнику постоянного тока. Сопротивления резисторов равны соответственно 3 Ом и 12 Ом. Мощность тока в резисторах одинакова. Чему равно внутреннее сопротивление источника тока?

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(r = 6\) Ом

▶РешениеСкрыть
Решение

В таких задачах обычно применяют дважды одно и то же уравнение: сначала для одной, а потом для другой ситуации.

Мощность тока равна \(P = I^2R\) (1). Силу тока для каждого случая определяет закон Ома: \(I = \mathcal{E}/(R + r)\) (2). Подставляя выражение (2) в (1), для каждого случая получаем \(P_1 = \mathcal{E}^2R_1/(R_1 + r)^2\); \(P_2 = \mathcal{E}^2R_2/(R_2 + r)^2\).

Приравнивая \(P_1 = P_2\), получаем \(r_{1,2} = \pm 6\) Ом, из которых окончательно выбираем по смыслу положительное значение сопротивления \(r = 6\) Ом.

зад 35 Сдвиг экрана (C5)

Геометрическая оптика › ЛинзыФормула линзы, увеличениеПродольное увеличение, скорость изображениясложность 5/10

Линза с фокусным расстоянием 15 см даёт на экране изображение стержня, расположенного перпендикулярно главной оптической оси, с пятикратным увеличением. Экран передвинули вдоль главной оптической оси линзы. Затем, при неизменном положении линзы, передвинули стержень так, чтобы изображение снова стало резким. В этом случае получено изображение с двукратным увеличением. На сколько сдвинули экран?

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(\Delta f = 0{,}45\) м

▶РешениеСкрыть
Решение

В таких задачах обычно применяют дважды одни и те же уравнения: сначала для одной, а потом для другой ситуации (для увеличения, равного 5, и для увеличения, равного 2).

1) Формула тонкой линзы: \(1/F = 1/d + 1/f\) (1), где \(d\) — расстояние от предмета до линзы, а \(f\) — расстояние от линзы до экрана. В этом уравнении два неизвестных расстояния, поэтому воспользуемся ещё одной формулой.

2) Увеличение линзы: \(\Gamma = f/d\) (2).

Решая систему уравнений (1) и (2) для \(\Gamma_1 = 5\) и для \(\Gamma_2 = 2\), находим расстояния от линзы до экрана в каждом случае: \(f_1 = 0{,}9\) м; \(f_2 = 0{,}45\) м. Очевидно, ответом будет разница между \(f_1\) и \(f_2\): \(\Delta f = 0{,}45\) м.

зад 36 Фотоэффект от атома водорода (C6)

Атомная, ядерная и квантовая физика › ФотоныФотоэффектАтом Бора, спектрысложность 5/10

Уровни энергии электрона в атоме водорода задаются формулой \(E_n = -13{,}6/n^2\) эВ, где \(n = 1, 2, 3, \dots\) При переходе атома в состояние с энергией \(E_1\) атом испускает фотон. Попав на поверхность фотокатода, этот фотон выбивает фотоэлектрон. Чему равна максимальная возможная скорость фотоэлектрона? Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта для материала поверхности фотокатода, \(\lambda_{кр} = 300\) нм.

▶ОтветСкрыть
Ответ

\(v_{макс} = 650\) км/с

▶РешениеСкрыть
Решение

Выделим в задаче два события: падение электрона на уровень \(E_1\) атома водорода с испусканием фотона максимальной энергии (то есть с уровня \(n_2 = \infty\) на уровень \(n_1 = 1\)) и фотоэффект при попадании светового кванта на поверхность фотокатода. Опишем эти явления уравнениями:

1) \(E_\text{ф} = -13{,}6\left(\dfrac{1}{n_2^2} - \dfrac{1}{n_1^2}\right) = 13{,}6\) эВ.

2) \(E_\text{ф} = \dfrac{hc}{\lambda_{кр}} + E_{\text{кин.макс}} = \dfrac{hc}{\lambda_{кр}} + \dfrac{m_e v_{макс}^2}{2}\).

Подставляя значение энергии из выражения (1) в выражение (2) и переводя единицы в систему СИ, получаем ответ: \(v_{макс} = 650\) км/с.

Источник: ЕГЭ по физике 2009, реальный вариант, вариант 107 — условия. Задачи перенабраны на botay.pro, решения — по официальным.